李軍昌，武珍唐

神華河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司，河北黃驊 061113

0 引言

輸煤皮帶啟動過程中的沖擊、振蕩，是造成皮帶損壞、構(gòu)架松動、基礎(chǔ)開裂等問題的主要原因，在輸煤皮帶服役期內(nèi)，頻繁的啟動對皮帶、構(gòu)架、基礎(chǔ)等進行反復(fù)的沖擊振蕩，最終導(dǎo)致事故的發(fā)生，多驅(qū)動皮帶的分步啟動技術(shù)的應(yīng)用，可以有效降低或消除雙驅(qū)動傳輸皮帶啟動過程中的沖擊、震蕩，延長系統(tǒng)設(shè)備的工作時間，預(yù)防事故的發(fā)生。

1 運行狀況分析

據(jù)2008年8月7日神華河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司發(fā)生的C2皮帶機頭部機架基礎(chǔ)開裂及皮帶斷裂事件，結(jié)合輸煤皮帶運行情況，對所有皮帶系統(tǒng)的啟動過程中進行跟蹤摸底，在2008年8月15日設(shè)備啟動時及時發(fā)現(xiàn)了C3皮帶機頭部驅(qū)動滾筒基礎(chǔ)存在擺動，經(jīng)檢查為驅(qū)動或轉(zhuǎn)向滾筒支架底板與預(yù)埋件焊接不牢，在運行過程中惡化所致。結(jié)果說明在皮帶啟動（特別是帶載動）過程中，對皮帶滾筒構(gòu)架、基礎(chǔ)、皮帶等沖擊，將導(dǎo)致皮帶基礎(chǔ)、構(gòu)架等疲勞導(dǎo)致事故發(fā)生，隨著啟動次數(shù)的累積，各部位發(fā)生疲勞、損傷的程度也將會不斷惡化，最終發(fā)展為故障。同時，由于采用的液壓拉緊裝置響應(yīng)速度較慢，當(dāng)皮帶機起動時，膠帶突然松弛伸長后，拉緊裝置不能立刻收縮油缸及時補償膠帶的延伸量，驅(qū)動改向滾筒至拉緊滾筒之間的膠帶嚴重下垂，使得帶式機打滑產(chǎn)生振動和振蕩，給輸煤皮帶系統(tǒng)和設(shè)備的安全運行帶來較大隱患。目前，我公司共有皮帶14條，其中儲煤系統(tǒng)7條，帶速4.4m/s，C2、C4A、C4B皮帶采用液壓式拉緊裝置，其他為重錘式拉緊裝置；上煤系統(tǒng)7條，帶速2.5m/s，采用重錘式拉緊裝置。C2皮帶配置三臺電動機，雙滾筒驅(qū)動；C3、C7A、C7B皮帶為二臺電動機雙滾筒驅(qū)動，其他均以一臺電動機單滾筒驅(qū)動，C2皮帶系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生基礎(chǔ)脫落問題，C3皮帶系統(tǒng)基礎(chǔ)也有松動的現(xiàn)象。

2 皮帶啟動過程分析及多驅(qū)動分步啟動技術(shù)的應(yīng)用

就我公司存在的問題，對港口皮帶系統(tǒng)的維護情況進行了調(diào)研，通過與專業(yè)人員的交流，了解到港口皮帶系統(tǒng)的啟動方式與我公司不同，在港口的啟動方式為電動機分步啟動，多驅(qū)動皮帶系統(tǒng)，第一臺電動機啟動后，第二（三）臺電動機延時2s后啟動，在第一臺電動機啟動后，首先進行皮帶的張緊，第二（三）臺電動機啟動后，在皮帶張緊的基礎(chǔ)上加力旋轉(zhuǎn)，可以減小同時啟動時皮帶基礎(chǔ)的振動和皮帶振蕩。

傳統(tǒng)的帶式輸送機的動力部分是由安裝在驅(qū)動架上的Y系列鼠籠電機、液力偶合器、減速機、聯(lián)軸器、制動器等組成，其動力矩系數(shù)限制在1.3～1.7之間，起動時輸送機的最大圓周驅(qū)動力為工作圓周力（靜阻力）的1.3～1.7倍，輸送機的加速度值一般控制在0.1m/s2～0.3m/s2，因此，在起動過程中膠帶的加速度響應(yīng)值很大。在一個加、減速度沖擊作用下，膠帶中會產(chǎn)生兩個彈性波，張緊彈性波和松弛彈性波，這兩個應(yīng)力波大小相等、方向相反。由于膠帶是一個封閉的環(huán)形傳輸系統(tǒng)，這相當(dāng)于將膠帶的長度無限延長，張緊彈性波和松弛彈性波在膠帶中疊加重合，膠帶內(nèi)的加速度為張緊彈性加速度和松弛彈性加速度之和。在極端情況下，膠帶的加、減速度響應(yīng)值為膠帶機起動加、減速度的4倍，若取輸送機的加速度為在0.1～0.3m/s2，則膠帶的加速度響應(yīng)值為在0.4～1.2m/s2。如果在哪個地方出現(xiàn)膠帶的松弛，則彈性波在此處就會發(fā)生反射，膠帶的加、減速度的數(shù)值又將增加一倍以上，這就是膠帶松弛后造成膠帶損壞的根本原因。故在輸送機的加速度＞0.3m/s2時就應(yīng)該采取措施，設(shè)法降低皮帶輸送機的加速度。

如果帶式輸送機采用重錘式拉緊，在起動過程中，拉緊重錘的運動是：重錘先下降，然后重錘上升，重錘的上升與下降取決于與驅(qū)動滾筒分離點的位移量和離開拉緊裝置的輸送帶量。由于驅(qū)動滾筒牽引輸送帶的速度需要經(jīng)過一定的時間才能傳到回程段的頭部，起動速度的過快，不僅使輸送帶的張力加大，也使重錘的位移加大。事實上，起動速度過快必然導(dǎo)致輸送帶大的動張力。因此，在實際輸送機的拉緊裝置的設(shè)計中，不僅要考慮輸送帶的彈性變形，也要考慮輸送機的起動時間和輸送機的最大速度。

據(jù)有關(guān)研究表明：以限矩型液力偶合器串鼠籠電機的帶式機為例，盡管其起動過程的加速度較大，在起動過程中重錘有較大的位移，重錘的加速度卻不很大，重錘的加速度是輸送帶最大加速度的1/4以下。

我公司的C2、C4A、C4B帶式輸送機采用液壓拉緊代替了重錘拉緊，拉緊滾筒的運動由上下變?yōu)樗角昂?，但運動工況基本相同。從現(xiàn)場實際運行情況看出，液壓張緊反應(yīng)慢，液壓拉緊裝置不能及時收縮拉緊滾筒，造成在起動過程中驅(qū)動改向滾筒至拉緊滾筒之間產(chǎn)生的膠帶嚴重下垂，使這一段的膠帶張力過低，出現(xiàn)膠帶和回程段接觸、包住托輥等問題，這會導(dǎo)致托輥和輸送帶的損壞。為解決這一問題，必須改善輸送機的起動性能，降低輸送帶承受的來自于驅(qū)動裝置的巨大驅(qū)動動載荷，措施就是延長系統(tǒng)起動時間，減小系統(tǒng)在起動時的加速度。

根據(jù)《火力發(fā)電廠運煤設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL/T5187.1—2004）規(guī)定：“多驅(qū)動帶式式輸送機啟動時，對于水平和向上輸送，原則上應(yīng)先啟動處于傳送帶奔離側(cè)的傳動滾筒，如果有尾部傳動滾筒應(yīng)先啟動，以便使隨后啟動的傳動滾筒的松邊傳送帶得到預(yù)緊，對于頭部驅(qū)動的長水平可逆帶式輸送機，一般先啟動靠近拉緊裝置的驅(qū)動滾筒。

根據(jù)H.Oehmen《帶式輸送機設(shè)計與運轉(zhuǎn)》的規(guī)定，啟動時間間隔應(yīng)大于1s?！?/p>

由上述情況來看，在多驅(qū)動皮帶系統(tǒng)電動機加裝分步啟動，對皮帶系統(tǒng)是有益的，也是完全有必要的。

3 改進方案與實施

1）分步啟動實施范圍：C2、C3、C7A、B皮帶機。

2）分步啟動實施原則

（1）C201啟動，C202、C203延時2s后啟動；

（2）C301啟動，C302延時2s后啟動；

（3）C7A01啟動，C7A02延時2s后啟動；

（4）C7B1啟動，C7B02延時2s后啟動。

3）分步啟動實施方法：延時裝置在N01皮帶電動機電氣控制回路實現(xiàn)，在01間隔加裝時間繼電器，與N01電動機斷路器合閘位置繼電器接點串聯(lián)，在N01電動機斷路器合閘正常后啟動，輸出延時接點與N02(N03)輸煤皮帶電動機控制回路代替K1接點，整定值2s；

4）分步啟動實施其他配合工作：皮帶啟動狀態(tài)判別在程控系統(tǒng)實現(xiàn)，整定值10s。在10s內(nèi)啟動不成功時，發(fā)出跳閘指令，停止皮帶機運行。

4 評估

1）電動機實現(xiàn)分步啟動后，可以減小對皮帶構(gòu)架、基礎(chǔ)沖擊。

2）電動機實現(xiàn)分步啟動后，皮帶振蕩幅度、頻率將有所降低；

3）由于延長啟動時間，減小系統(tǒng)在起動時的加速度，在啟動過程中進行皮帶預(yù)緊，大大減小了皮帶的張緊受力，使皮帶得到一定程度的保護；

4）緩解液壓張緊反應(yīng)慢，液壓拉緊裝置不能及時收縮拉緊滾筒，造成在起動過程中驅(qū)動改向滾筒至拉緊滾筒之間產(chǎn)生的膠帶嚴重下垂，改善了輸送機的起動性能，降低輸送帶承受的來自于驅(qū)動裝置的巨大驅(qū)動動載荷；

5）缺點是在啟動過程中，當(dāng)延時驅(qū)動不成功時，首先啟動的電動機液力耦合器將有超壓的可能。

5 評價

通過改進，進行前后對比，皮帶啟動后的振蕩有原來的3次沖擊減小為1次，沖擊力度有明顯減弱，達到了預(yù)期目的。

[1]《火力發(fā)電廠運煤設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL/T5187.1-2004）.